EP4380328A1 - Field device for automation technology - Google Patents
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- EP4380328A1 EP4380328A1 EP23207593.7A EP23207593A EP4380328A1 EP 4380328 A1 EP4380328 A1 EP 4380328A1 EP 23207593 A EP23207593 A EP 23207593A EP 4380328 A1 EP4380328 A1 EP 4380328A1
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Definitions
- the invention relates to a field device in automation technology.
- Field devices that are used in industrial plants are known from the state of the art. Field devices are often used in process automation technology as well as in production automation technology. In principle, field devices are all devices that are used close to the process and provide or process process-relevant information. Field devices are used to record and/or influence process variables. Measuring devices or sensors are used to record process variables. These are used, for example, for pressure and temperature measurement, conductivity measurement, flow measurement, etc. and record the corresponding process variables pressure, temperature, conductivity, pH value, fill level, flow rate, etc. Actuators are used to influence process variables. These are, for example, pumps or valves that can influence the flow of a liquid in a pipe or the fill level in a container. In addition to the measuring devices and actuators mentioned above, field devices also include remote I/Os, radio adapters or general devices that are arranged at the field level.
- Such field devices have a sensor element, in particular at least partially and/or at least partially in contact with a process medium, which serves to generate a signal dependent on the process variable.
- these field devices have an electronic unit arranged in a housing, wherein the electronic unit serves to process and/or forward signals generated by the sensor unit, in particular electrical and/or electronic signals.
- the electronic unit comprises several circuit boards with components arranged thereon. The circuit boards are usually arranged in a circuit board holder and mechanically fixed.
- the invention is therefore based on the object of proposing a field device for automation technology in which the circuit boards are reliably electrically contacted via a plug and mating plug connection.
- the field device electronics arranged in the field device housing further comprises a further circuit board, which is preferably aligned or oriented transversely to the longitudinal axis of the field device housing, wherein the further and the first circuit board are electrically connected to one another at the second circuit board edge of the first circuit board via a second plug and mating plug connection, wherein the further circuit board is mechanically fixed in the field device housing and wherein the further circuit board has corresponding abutments for the spring arm-like segments of the first circuit board, wherein the abutment and the first and the further circuit board are arranged and/or designed in such a way that when the second plug and mating plug connection is plugged in, the spring arm-like segments of the first circuit board are held together by the Abutments of the further circuit board are supported in such a way that the tension is generated along the longitudinal axis of the field device housing and thus the first plug and counter plug connection arranged on the first circuit board edge of the at least first circuit board is
- the design of the field device according to the invention for automation technology can provide that the spring arm-like segments on the second circuit board edge of the first circuit board each have at least one protruding stop surface for support on the abutments of the further circuit board and/or parts of an underside of the further circuit board serve as abutments.
- a further advantageous embodiment of the field device according to the invention in automation technology can provide that the field device further comprises a circuit board holder arranged in the field device housing for holding at least the further circuit board, wherein the further circuit board is mechanically fixed in the field device housing by the circuit board holder, wherein the circuit board holder is adapted with a circumferential outer contour of a wall at least in a partial section to an inner contour of the field device housing such that the outer contour of the circuit board holder lies essentially flush with the inner contour of the field device housing, wherein the circuit board holder in the region of the partial section has at least one latching mechanism for fastening the first circuit board and the first circuit board, in particular the spring arm-like segments of the first circuit board, at least one corresponding to the latching mechanism of the circuit board holder
- a further advantageous embodiment of the field device according to the invention for automation technology can provide that the field device further comprises a circuit board holder arranged in the field device housing for holding at least the first and/or the second circuit board, wherein the circuit board holder is adapted with a circumferential outer contour of a wall at least in a partial section to an inner contour of the field device housing in such a way that the outer contour of the circuit board holder lies essentially flush with the inner contour of the field device housing, wherein the circuit board holder comprises corresponding abutments for the spring arm-like segments of the first circuit board, which are arranged and designed in such a way that the spring arm-like segments of the first circuit board in an introduced State in which the first circuit board is inserted into the circuit board holder, supported by the abutments in such a way that the tension is generated along the longitudinal axis of the field device housing and thus the first plug and counter plug connection arranged on the first circuit board edge of the at least first circuit board are pressed into one another.
- the design can provide that the
- a further advantageous embodiment of the field device according to the invention in automation technology can provide that the circuit board holder has a cup-like shape.
- a further advantageous embodiment of the field device according to the invention in automation technology can provide that the spring arm-like segments each have an elongated web, which preferably has a length in the range of 5 - 20 mm and/or preferably a width in the range of 1.5 - 0.5 mm, preferably in the range of 0.8 - 1.2 mm.
- Fig.1 shows an example of a sectional view of a field device in automation technology.
- the field device 10 comprises a field device housing 12 which encloses an interior space 13.
- the field device housing 12 has an area 17 which is rotationally symmetrical at least in sections and into which a circuit board holder 16, which will be described in more detail later, can be inserted.
- the field device 10 comprises a sensor assembly arranged at the end of the field device housing 12 with a sensor and/or actuator element 14 for setting and/or detecting a process variable and a process connection 28.
- the process connection 28 can be a threaded design or a screwable or clampable flange.
- the sensor and/or actuator element 14 comprises a fill level sensor element for detecting a fill level as a process variable.
- the invention is not limited to the type or specific design of the sensor and/or actuator element as a fill level sensor element, but can in principle be transferred to any other sensor or actuator principle.
- the field device electronics have a first circuit board 15.1 and a third circuit board 15.3, which are each aligned along a longitudinal axis of the field device housing 70 in the interior, and a second circuit board 15.2, which is aligned or oriented transversely to the longitudinal axis of the field device housing, so that the first and third circuit boards 15.1, 15.3 are aligned at an angle of 90° to the second circuit board 15.2 or are orthogonal to one another.
- the first and second circuit boards 15.1, 15.2 are electrically connected to one another via a first, preferably rigid plug and mating plug connection 15.5.
- the first circuit board 15.1 can have a preferably rigid plug connector on its first circuit board edge 15.11 and the second circuit board 15.2 can have a corresponding, preferably also rigid mating plug connector, which are designed and coordinated with one another in such a way that they can be plugged into one another.
- the field device electronics 15 further comprises a fourth circuit board 15.4 serving as connection electronics 20, which is aligned transversely to the longitudinal axis 70 of the field device housing and is thus oriented essentially parallel to the second circuit board 15.2.
- the field device electronics are designed such that the second circuit board 15.2 arranged transversely to the longitudinal axis and the fourth circuit board 15.4 also arranged transversely to the longitudinal axis limit or enclose the two other circuit boards 15.1 and 15.3, which are arranged along the longitudinal axis, at the top and bottom.
- the fourth circuit board 15.4 serving as connection electronics 20 comprises a field contact plug 21, which is arranged in a longitudinal axis of the circuit board 25 on a circuit board edge and is soldered to it.
- the field contact plug 21 can be used to transmit data, in particular measured values, from the field device 10 to an external unit, for example a higher-level unit or another field device.
- the power supply for the field device can also be implemented via the field contact plug.
- the field contact plug 21 can in particular be a circular connector, e.g. an M12 circular connector
- the field device housing 12 has a correspondingly designed housing opening 18.
- the fourth circuit board 25 can also be electrically connected to the first circuit board 15.1 via a second plug and mating plug connection 15.6.
- electronic components for EMC and/or explosion protection measures 24 can be applied to the fourth circuit board 15.4.
- the field device housing 12 has a display for display and/or operation 19.
- the display 19 can have capacitive buttons for operation. These can be implemented, for example, using a corresponding capacitive film.
- the display can be arranged behind a viewing or operating panel 11 integrated in the housing 12 in the interior 13 of the field device.
- the display 19 should lie as flat and/or evenly as possible on the back of the viewing or operating panel 11.
- a display frame 30 can be used for this, which on the one hand accommodates the display and on the other hand places it accordingly behind the viewing or operating panel 11.
- the circuit boards 15.1 to 15.4 of the field device electronics 15 can be arranged at least partially in a circuit board holder 16 so that they can be mechanically fixed by this.
- the circuit board holder 16 is designed with its outer contour in such a way that it lies essentially flush against an inner wall of the rotationally symmetrical area, at least in sections.
- the circuit board holder 16 has a cup-like shape.
- the circuit board holder 16 can have lateral guide rails on an inner side through which the circuit boards oriented/arranged along the longitudinal axis of the field device housing are guided.
- two guide rails preferably arranged diametrically to one another, can be provided for accommodating a circuit board.
- the circuit board holder is used in the Fig.1
- the fourth circuit board 15.4 serving as connection electronics is mechanically fixed.
- the first circuit board 15.1 is designed in such a way that it has an outer contour on the second circuit board edge 15.12 opposite the first circuit board edge 15.11 such that the first circuit board 15.1 has two spring-arm-like segments 15.15 on the side.
- the spring-arm-like segments 15.15 can be produced, for example, by appropriate milling of the outer contour of the circuit board. become.
- Fig.2 shows such a circuit board 15.1 inserted into the circuit board holder 16 with correspondingly designed spring arm-like segments 15.15 and Fig.3 the free circuit board 15.1.
- the spring arm-like segments are designed in such a way that they each have an elongated web 15.153.
- the elongated web 15.153 can be designed in such a way that it has a width B in the range of 1.5 - 0.5 mm, preferably in the range of 0.8 - 1.2 mm with a circuit board thickness of approx. 1 mm. Furthermore, the elongated web can have a length in the range of 5 - 20 mm.
- the spring arm-like segments 15.15 on the second circuit board edge 15.12 of the first circuit board 15.1 each have at least one protruding stop surface 15.151 for support on abutments 15.41 of the fourth circuit board 15.4.
- a rear side of the fourth circuit board 15.4 mechanically fixed in the field device housing 12 can serve as the abutment 15.41.
- the fourth circuit board 15.4 is advantageously mechanically fixed in the field device housing 12 by the circuit board holder 16. Alternatively, it can also be mechanically fixed in the field device housing 12 in another way without the circuit board holder.
- the circuit board holder 16 can comprise a latching mechanism 60a for the robust fastening of the first circuit board 15.1.
- the first circuit board 15a itself in turn comprises a corresponding counter-latching mechanism 60b for this purpose.
- the spring arm-like segments 15.15 are preferably designed in such a way that they have the counter-latching mechanism 60b. This can be achieved, for example, by latching lugs 15.152 attached to the sides of the spring arm-like segments 15.15.
- the latching or counter-latching mechanism 60a, 60b is arranged in the upper area of the circuit board holder, i.e. on the side of the circuit board holder 16 facing away from the sensor and/or actuator element 14.
- latching and counter-latching mechanism 60a, 60b By means of a suitably designed latching and counter-latching mechanism 60a, 60b, it is possible during the manufacture of the field device electronics to prevent the first circuit board from slipping, in particular from slipping out, from the circuit board holder 16 in the situation where the fourth circuit board 15.4 has not yet been introduced into the interior 13 of the field device housing 12.
- the latching and counter-latching mechanism 60a, 60b is also designed such that, despite the latching into one another, an axial movement of the first circuit board is possible, so that the first plug and counter plug connection 15.5 are pressed into one another by the generated tension along the longitudinal axis 70 of the field device housing.
- the circuit board holder 16 can also have correspondingly designed abutments through which the spring arm-like segments 15.15 of the fourth circuit board 15.4.
- the abutments can be designed in the form of recesses, preferably in the form of openings, which are made in the wall of the circuit board holder.
- the first circuit board 15.1 Due to the spring arm-like segments 15.15 of the first circuit board 15.1, it is thus possible for the first circuit board 15.1 to generate a tension along the longitudinal axis 70 of the field device housing 12 when it is inserted into the field device housing 12 or in the installed state, so that the first plug and mating plug connection 15.5 arranged on the first circuit board edge 15.11 are pressed into one another in order to be able to compensate for production-related tolerances, for example.
- the circuit board holder 16 can be cast using casting compound 27 up to a predetermined casting height 27a.
- Silgel for example, can serve as the casting compound.
- the casting height 27a is usually set such that the casting compound takes up approximately half to two-thirds of the volume of the circuit board holder 16. If necessary, the casting compound can also take up significantly more than half or two-thirds of the volume of the circuit board holder 16.
- the locking and counter-locking mechanism 60a, 60b is then arranged in the area of the circuit board holder 16 or the circuit board 15a that is not cast. In combination with the casting compound, the locking and counter-locking mechanism prevents the circuit board from floating in the casting cup as long as the casting compound has not yet hardened.
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Abstract
Feldgerät der Automatisierungstechnik (10), aufweisend:- ein Feldgerätegehäuse (12);- eine Feldgeräteelektronik (15) mit zumindest einer ersten Leiterplatte (15.1) und einer zweiten Leiterplatten (15.2), wobei die erste und die zweite Leiterplatte (15.1, 15.2) an einer ersten Leiterplattenkante (15.11) der zumindest ersten Leiterplatte (15.1) über eine erste Steck- und Gegensteckverbindung (15.4) elektrisch miteinander verbunden sind,- wobei zumindest die erste Leiterplatte (15.1) an der zweiten Leiterplattenkante (15.12) eine derartige Außenkontur aufweist, dass die erste Leiterplatte seitlich zwei federarmähnliche Segmente (15.15) aufweist, die durch entsprechende Ausformungen der Außenkontur an den zu einer Seitenwandung des Feldgerätegehäuses gerichteten Leiterplattenkanten (15.13, 15.14) der ersten Leiterplatte ausgebildet sind, wobei die zumindest erste Leiterplatte (15.1) ferner derartig in das Feldgerätegehäuse (12) eingebracht ist, dass die federarmähnlichen Segmente (15.15) eine Spannung entlang der Längsachse (70) des Feldgerätegehäuses erzeugen, so dass die an der ersten Leiterplattenkante (15.11) der zumindest ersten Leiterplatte (15.1) angeordnete erste Steck- und Gegensteckverbindung (15.5) ineinander gepresst wird.Field device of automation technology (10), comprising: - a field device housing (12); - a field device electronics (15) with at least a first circuit board (15.1) and a second circuit board (15.2), wherein the first and the second circuit board (15.1, 15.2) are electrically connected to one another at a first circuit board edge (15.11) of the at least first circuit board (15.1) via a first plug and mating plug connection (15.4), - wherein at least the first circuit board (15.1) has an outer contour on the second circuit board edge (15.12) such that the first circuit board has two spring arm-like segments (15.15) on the side, which are formed by corresponding shapes of the outer contour on the circuit board edges (15.13, 15.14) of the first circuit board directed towards a side wall of the field device housing, wherein the at least first circuit board (15.1) is further introduced into the field device housing (12) in such a way is that the spring arm-like segments (15.15) generate a tension along the longitudinal axis (70) of the field device housing, so that the first plug and mating plug connection (15.5) arranged on the first circuit board edge (15.11) of the at least first circuit board (15.1) are pressed into one another.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Feldgerät der Automatisierungstechnik.The invention relates to a field device in automation technology.
Aus dem Stand der Technik sind Feldgeräte bekannt, die in industriellen Anlagen zum Einsatz kommen. In der Prozessautomatisierungstechnik ebenso wie in der Fertigungsautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. So werden Feldgeräte zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessgrößen verwendet. Zur Erfassung von Prozessgrößen dienen Messgeräte, bzw. Sensoren. Diese werden beispielsweise zur Druck- und Temperaturmessung, Leitfähigkeitsmessung, Durchflussmessung, etc. verwendet und erfassen die entsprechenden Prozessvariablen Druck, Temperatur, Leitfähigkeit, pH-Wert, Füllstand, Durchfluss etc. Zur Beeinflussung von Prozessgrößen werden Aktoren verwendet. Diese sind beispielsweise Pumpen oder Ventile, die den Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohr oder den Füllstand in einem Behälter beeinflussen können. Neben den zuvor genannten Messgeräten und Aktoren werden unter Feldgeräten auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein Geräte verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind.Field devices that are used in industrial plants are known from the state of the art. Field devices are often used in process automation technology as well as in production automation technology. In principle, field devices are all devices that are used close to the process and provide or process process-relevant information. Field devices are used to record and/or influence process variables. Measuring devices or sensors are used to record process variables. These are used, for example, for pressure and temperature measurement, conductivity measurement, flow measurement, etc. and record the corresponding process variables pressure, temperature, conductivity, pH value, fill level, flow rate, etc. Actuators are used to influence process variables. These are, for example, pumps or valves that can influence the flow of a liquid in a pipe or the fill level in a container. In addition to the measuring devices and actuators mentioned above, field devices also include remote I/Os, radio adapters or general devices that are arranged at the field level.
Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Endress+Hauser - Gruppe produziert und vertrieben.A large number of such field devices are produced and distributed by the Endress+Hauser Group.
Derartige Feldgeräte weisen ein, insbesondere zumindest zweitweise und/oder zumindest abschnittsweise mit einem Prozessmedium in Kontakt stehendes Sensorelement auf, welches der Erzeugung eines von der Prozessgröße abhängigen Signals dient. Ferner weisen diese Feldgeräte eine in einem Gehäuse angeordnete Elektronikeinheit auf, wobei die Elektronikeinheit der Verarbeitung und/oder Weiterleitung von der Sensoreinheit erzeugten Signalen, insbesondere elektrischen und/oder elektronischen Signalen, dient. Typischerweise umfasst die Elektronikeinheit mehrere Leiterplatten mit darauf angeordneten Bauteilen. Die Leiterplatten sind üblicherweise in einem Leiterplattenhalter angeordnet und mechanisch fixiert.Such field devices have a sensor element, in particular at least partially and/or at least partially in contact with a process medium, which serves to generate a signal dependent on the process variable. Furthermore, these field devices have an electronic unit arranged in a housing, wherein the electronic unit serves to process and/or forward signals generated by the sensor unit, in particular electrical and/or electronic signals. Typically, the electronic unit comprises several circuit boards with components arranged thereon. The circuit boards are usually arranged in a circuit board holder and mechanically fixed.
Nachteilig an einem derartigen Aufbau, bestehend aus mehreren Leiterplatten, ist, dass die notwendigen elektrischen Verbindungen, die üblicherweise über Steck- und Gegensteckverbindungen hergestellt werden, nicht dauerhaft bzw. nicht zuverlässig funktionieren. Grund hierfür ist, dass es aufgrund von Toleranzen zu Spiel in der Steck- und Gegensteckverbindungen kommen kann, so dass im schlimmsten Fall die Steck- und Gegensteckverbindungen getrennt wird.The disadvantage of such a structure, consisting of several circuit boards, is that the necessary electrical connections, which are usually made using plug and mating plug connections, do not function permanently or reliably. The reason for this is that tolerances can lead to play in the plug and mating plug connections, so that in the worst case the plug and mating plug connections become separated.
Der Erfindung liegt die somit die Aufgabe zugrunde, ein Feldgerät der Automatisierungstechnik vorzuschlagen, bei dem die Leiterplatten über eine Steck- und Gegensteckverbindungen sicher elektrisch kontaktiert werden.The invention is therefore based on the object of proposing a field device for automation technology in which the circuit boards are reliably electrically contacted via a plug and mating plug connection.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Feldgerät der Automatisierungstechnik gemäß Patentanspruch 1.The object is achieved according to the invention by the field device of automation technology according to patent claim 1.
Das erfindungsgemäße Feldgerät der Automatisierungstechnik umfasst:
- ein Feldgerätegehäuse;
- eine in dem Feldgerätegehäuse angeordnete Feldgeräteelektronik mit zumindest einer ersten Leiterplatte, die vorzugsweise entlang einer Längsachse des Feldgerätegehäuse ausgerichtet bzw. orientiert ist und einer zweiten Leiterplatten, die vorzugsweise quer zu einer Längsachse des Feldgerätegehäuses ausgerichtet bzw. orientiert ist, wobei die erste und die zweite Leiterplatte an einer ersten Leiterplattenkante der zumindest ersten Leiterplatte über eine erste Steck- und Gegensteckverbindung elektrisch miteinander verbunden sind,
- wobei zumindest die erste Leiterplatte an der der ersten Leiterplattenkante gegenüberliegenden zweiten Leiterplattenkante eine derartige Außenkontur aufweist, dass die erste Leiterplatte seitlich zwei federarmähnliche Segmente aufweist, die durch entsprechende Ausformungen der Außenkontur an den zu einer Seitenwandung des Feldgerätegehäuses gerichteten Leiterplattenkanten der ersten Leiterplatte ausgebildet sind, wobei die zumindest erste Leiterplatte ferner derartig in das Feldgerätegehäuse eingebracht ist, dass die federarmähnlichen Segmente eine Spannung entlang der Längsachse des Feldgerätegehäuses erzeugen, so dass die an der ersten Leiterplattenkante der zumindest ersten Leiterplatte angeordnete erste Steck- und Gegensteckverbindung ineinander gepresst wird.
- a field device housing;
- a field device electronics arranged in the field device housing with at least a first circuit board, which is preferably aligned or oriented along a longitudinal axis of the field device housing and a second circuit board, which is preferably aligned or oriented transversely to a longitudinal axis of the field device housing, wherein the first and the second circuit board are electrically connected to one another at a first circuit board edge of the at least first circuit board via a first plug and mating plug connection,
- wherein at least the first circuit board has an outer contour on the second circuit board edge opposite the first circuit board edge such that the first circuit board laterally has two spring arm-like segments which are formed by corresponding formations of the outer contour on the circuit board edges of the first circuit board directed towards a side wall of the field device housing, wherein the at least first circuit board is further introduced into the field device housing such that the spring arm-like segments generate a tension along the longitudinal axis of the field device housing, so that the first plug and mating plug connection arranged on the first circuit board edge of the at least first circuit board are pressed into one another.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgerätes der Automatisierungstechnik kann vorsehen, dass die in dem Feldgerätegehäuse angeordnete Feldgeräteelektronik ferner eine weitere Leiterplatte umfasst, die vorzugsweise quer zu der Längsachse des Feldgerätegehäuses ausgerichtet bzw. orientiert ist, wobei die weitere und die erste Leiterplatte an der zweiten Leiterplattenkante der ersten Leiterplatte über eine zweite Steck- und Gegensteckverbindung elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die weitere Leiterplatte mechanisch in dem Feldgerätegehäuse fixiert ist und wobei die weitere Leiterplatte für die federarmähnlichen Segmente der ersten Leiterplatte entsprechende Widerlager aufweist, wobei die Widerlage und die erste sowie die weitere Leiterplatte derartig zueinander angeordnet und/oder ausgebildet sind, dass im eingesteckten Zustand der zweiten Steck- und Gegensteckverbindung die federarmähnlichen Segmente der ersten Leiterplatte durch die Widerlager der weiteren Leiterplatte derartig abgestützt werden, dass die Spannung entlang der Längsachse des Feldgerätegehäuses erzeugt und somit die an der ersten Leiterplattenkante der zumindest ersten Leiterplatte angeordnete erste Steck- und Gegensteckverbindung ineinander gepresst wird. Insbesondere kann die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgerätes der Automatisierungstechnik vorsehen, dass die federarmähnlichen Segmente an der zweiten Leiterplattenkante der ersten Leiterplatte jeweils zumindest eine hervorstehende Anschlagsfläche zum Abstützen an den Widerlagern der weiteren Leiterplatte aufweisen und/oder als Widerlager Teile einer Unterseite der weiteren Leiterplatte dienen.An advantageous embodiment of the field device according to the invention in automation technology can provide that the field device electronics arranged in the field device housing further comprises a further circuit board, which is preferably aligned or oriented transversely to the longitudinal axis of the field device housing, wherein the further and the first circuit board are electrically connected to one another at the second circuit board edge of the first circuit board via a second plug and mating plug connection, wherein the further circuit board is mechanically fixed in the field device housing and wherein the further circuit board has corresponding abutments for the spring arm-like segments of the first circuit board, wherein the abutment and the first and the further circuit board are arranged and/or designed in such a way that when the second plug and mating plug connection is plugged in, the spring arm-like segments of the first circuit board are held together by the Abutments of the further circuit board are supported in such a way that the tension is generated along the longitudinal axis of the field device housing and thus the first plug and counter plug connection arranged on the first circuit board edge of the at least first circuit board is pressed into one another. In particular, the design of the field device according to the invention for automation technology can provide that the spring arm-like segments on the second circuit board edge of the first circuit board each have at least one protruding stop surface for support on the abutments of the further circuit board and/or parts of an underside of the further circuit board serve as abutments.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgerätes der Automatisierungstechnik kann vorsehen, dass das Feldgerät ferner einen in dem Feldgerätegehäuse angeordneten Leiterplattenhalter zur Halterung zumindest der weiteren Leiterplatte umfasst, wobei die weitere Leiterplatte durch den Leiterplattenhalter mechanisch in dem Feldgerätegehäuse fixiert ist, wobei der Leiterplattenhalter mit einer umlaufenden Außenkontur einer Wandung zumindest in einem Teilabschnitt an eine Innenkontur des Feldgerätegehäuses derartig angepasst ist, dass die Außenkontur des Leiterplattenhalters an der Innenkontur des Feldgerätegehäuses im Wesentlichen bündig anliegt, wobei der Leiterplattenhalter im Bereich des Teilabschnittes zumindest einen Einrastmechanismus zur Befestigung der ersten Leiterplatte und die erste Leiterplatte, insb. die federarmähnlichen Segmente der ersten Leiterplatte, zumindest einen zu dem Einrastmechanismus des Leiterplattenhalters entsprechendenA further advantageous embodiment of the field device according to the invention in automation technology can provide that the field device further comprises a circuit board holder arranged in the field device housing for holding at least the further circuit board, wherein the further circuit board is mechanically fixed in the field device housing by the circuit board holder, wherein the circuit board holder is adapted with a circumferential outer contour of a wall at least in a partial section to an inner contour of the field device housing such that the outer contour of the circuit board holder lies essentially flush with the inner contour of the field device housing, wherein the circuit board holder in the region of the partial section has at least one latching mechanism for fastening the first circuit board and the first circuit board, in particular the spring arm-like segments of the first circuit board, at least one corresponding to the latching mechanism of the circuit board holder
Gegeneinrastmechanismus aufweisen, wobei der Einrast- und Gegeneinrastmechanismus so aufeinander abgestimmt und ausgebildet ist, dass im eingerasteten Zustand ein Verrutschen, insb. ein Herausrutschen, der ersten Leiterplatte aus dem Leiterplattenhalter verhindert wird aber dennoch im eingerasteten Zustand eine axiale Bewegung der ersten Leiterplatte möglich ist, so dass, durch die erzeugte Spannung entlang der Längsachse des Feldgerätegehäuses, die erste Steck- und Gegensteckverbindung ineinander gepresst wird.Have a counter-latching mechanism, wherein the latching and counter-latching mechanism are coordinated and designed in such a way that in the latched state, slipping, in particular slipping out, of the first circuit board from the circuit board holder is prevented but an axial movement of the first circuit board is nevertheless possible in the latched state, so that the first plug and counter plug connection are pressed into one another by the tension generated along the longitudinal axis of the field device housing.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgerätes der Automatisierungstechnik kann vorsehen, dass das Feldgerät ferner einen in dem Feldgerätegehäuse angeordneten Leiterplattenhalter zur Halterung zumindest der ersten und/oder der zweiten Leiterplatte umfasst, wobei der Leiterplattenhalter mit einer umlaufenden Außenkontur einer Wandung zumindest in einem Teilabschnitt an eine Innenkontur des Feldgerätegehäuses derartig angepasst ist, dass die Außenkontur des Leiterplattenhalters an der Innenkontur des Feldgerätegehäuses im Wesentlichen bündig anliegt, wobei der Leiterplattenhalter für die federarmähnlichen Segmente der ersten Leiterplatte entsprechende Widerlager umfasst, die derartig angeordnet und ausgebildet sind, dass die federarmähnlichen Segmente der ersten Leiterplatte in einem eingeführten Zustand, bei dem die erste Leiterplatte in den Leiterplattenhalter eingeführt ist, durch die Widerlager derartig abgestützt werden, dass die Spannung entlang der Längsachse des Feldgerätegehäuses erzeugt und somit die an der ersten Leiterplattenkante der zumindest ersten Leiterplatte angeordnete erste Steck- und Gegensteckverbindung ineinander gepresst wird. Insbesondere kann die Ausgestaltung vorsehen, dass die Widerlager in Form von Ausnehmungen, insb. Öffnungen, die in die Wandung des Leiterplattenhalters eingebracht sind, ausgeführt sind.A further advantageous embodiment of the field device according to the invention for automation technology can provide that the field device further comprises a circuit board holder arranged in the field device housing for holding at least the first and/or the second circuit board, wherein the circuit board holder is adapted with a circumferential outer contour of a wall at least in a partial section to an inner contour of the field device housing in such a way that the outer contour of the circuit board holder lies essentially flush with the inner contour of the field device housing, wherein the circuit board holder comprises corresponding abutments for the spring arm-like segments of the first circuit board, which are arranged and designed in such a way that the spring arm-like segments of the first circuit board in an introduced State in which the first circuit board is inserted into the circuit board holder, supported by the abutments in such a way that the tension is generated along the longitudinal axis of the field device housing and thus the first plug and counter plug connection arranged on the first circuit board edge of the at least first circuit board are pressed into one another. In particular, the design can provide that the abutments are designed in the form of recesses, in particular openings, which are made in the wall of the circuit board holder.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgerätes der Automatisierungstechnik kann vorsehen, dass der Leiterplattenhalter eine becherähnliche Form aufweist.A further advantageous embodiment of the field device according to the invention in automation technology can provide that the circuit board holder has a cup-like shape.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgerätes der Automatisierungstechnik kann vorsehen, dass die federarmähnlichen Segmente jeweils einen länglichen Steg aufweisen, der vorzugsweise eine Länge im Bereich von 5 - 20 mm und/oder vorzugsweise eine Breite im Bereich von 1,5 - 0,5 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,8 - 1,2 mm aufweist.A further advantageous embodiment of the field device according to the invention in automation technology can provide that the spring arm-like segments each have an elongated web, which preferably has a length in the range of 5 - 20 mm and/or preferably a width in the range of 1.5 - 0.5 mm, preferably in the range of 0.8 - 1.2 mm.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
-
Fig. 1 : eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Feldgerät der Automatisierungstechnik, -
Fig. 2 : eine Schnittdarstellung durch den Innenraum des Feldgerätegehäuses, und -
Fig. 3 : eine erfindungsgemäß ausgebildete Leiterplatte für eine sich in dem Innenraum befindliche Feldgeräteelektronik.
-
Fig.1 : a sectional view through an inventive field device for automation technology, -
Fig.2 : a sectional view through the interior of the field device housing, and -
Fig.3 : a circuit board designed according to the invention for field device electronics located in the interior.
Ferner umfasst das Feldgerät 10 ein endseitig an dem Feldgerätegehäuse 12 angeordnete Sensorbaugruppe mit einem Sensor- und/oder Aktorelement 14 zum Stellen und/oder Erfassen einer Prozessgröße und einen Prozessanschluss 28. Bei dem Prozessanschluss 28 kann es sich um eine Gewindebauform oder um einen schraub- oder klemmbaren Flansch handeln.Furthermore, the
Das Sensor- und/oder Aktorelement 14 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Füllstandsensorelement zum Erfassen eines Füllstandes als Prozessgröße. Gleichwohl ist die Erfindung nicht auf die Art bzw. konkrete Ausgestaltung des Sensor- und/oder Aktorelements als Füllstandsensorelement beschränkt, sondern kann prinzipiell auf jedes andere Sensor- oder Aktorprinzip übertragen werden.In the present exemplary embodiment, the sensor and/or
Zum Bereitstellen und/oder Aufbereiten eines Sensor- und/oder Aktorsignals dient eine in einem Innenraum 13 des Feldgerätegehäuses eingebrachte Feldgeräteelektronik 15, die dazu ausgebildet ist, das Sensor- und/oder Aktorelement 14 zu betreiben.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Feldgeräteelektronik eine erste Leiterplatte 15.1 und eine dritte Leiterplatte 15.3 auf, die jeweils entlang einer Längsachse des Feldgerätegehäuses 70 in dem Innenraum ausgerichtet sind sowie eine zweite Leiterplatte 15.2, die quer zu der Längsachse des Feldgerätegehäuses ausgerichtet bzw. orientiert ist, so dass die erste und dritte Leiterplatte 15.1, 15.3 in einem Winkel von 90° zu der zweiten Leiterplatte 15.2ausgerichtet sind bzw. orthogonal zueinanderstehen. Die erste und zweite Leiterplatte 15.1, 15.2 sind über eine erste, vorzugsweis starre Steck- und Gegensteckverbindung 15.5 elektrisch miteinander verbunden. Hierfür kann die erste Leiterplatte 15.1 an ihrer ersten Leiterplattenkante 15.11 einen, vorzugsweisen starren Steckverbinder und die zweite Leiterplatte 15.2 einen dazu entsprechenden, vorzugsweise ebenfalls starren Gegensteckverbinder aufweisen, die derartig ausgebildet und aufeinander abgestimmt sind, dass diese ineinander steckbar sind.In the present exemplary embodiment, the field device electronics have a first circuit board 15.1 and a third circuit board 15.3, which are each aligned along a longitudinal axis of the
Die Feldgeräteelektronik 15 umfasst ferner eine als eine Anschlusselektronik 20 dienende vierte Leiterplatte 15.4, die quer zu der Längsachse 70 des Feldgerätegehäuses ausgerichtet und somit im Wesentlichen parallel zu der zweiten Leiterplatte 15.2 orientiert ist. Die Feldgerätelektronik ist im dargestellten Ausführungsbeispiel derartig ausgebildet, dass die zu der Längsachse quer angeordnete zweite Leiterplatte 15.2 und die ebenfalls zu der Längsachse quer angeordnete vierte Leiterplatte 15.4 die beiden anderen Leiterplatten 15.1 und 15.3, die entlang der Längsachse angeordnet sind, nach oben und unten hin begrenzen bzw. einschließen. Die als Anschlusselektronik 20 dienende vierte Leiterplatte 15.4 umfasst einen Feldkontaktstecker 21, der in einer Längsachse der Leiterplatte 25 an einer Leiterplattenkante angeordnet und an dieser angelötet ist. Durch den Feldkontaktstecker 21 können Daten, insbesondere Messwerte von dem Feldgerät 10 zu einer externen Einheit, bspw. einer übergeordneten Einheit oder einem anderen Feldgerät, übertragen werden.The
Ergänzend oder alternativ kann auch die Energieversorgung für das Feldgerät über den Feldkontaktstecker realisiert sein. Bei dem Feldkontaktstecker 21 kann es sich insbesondere um einen Rundsteckverbinder, bspw. einen M12-Rundsteckverbinder handeln. Um den Feldkontaktstecker nach außen zu führen, weist das Feldgerätegehäuse 12 eine entsprechend ausgebildet Gehäuseöffnung 18 auf. Die vierte Leiterplatte 25 kann ebenfalls über eine zweite Steck- und Gegensteckverbindung 15.6 mit der ersten Leiterplatte 15.1 elektrisch verbunden sein. Ferner können auf der vierten Leiterplatte 15.4 elektronische Komponenten für EMV- und/oder Explosionsschutz-Maßnahmen 24 aufgebracht sein.In addition or as an alternative, the power supply for the field device can also be implemented via the field contact plug. The
An einem oberen Ende des Feldgerätes 10 weist das Feldgerätegehäuse 12 ein Display zur Anzeige und/oder Bedienung 19 auf. Das Display 19 kann zur Bedienung kapazitive Tasten aufweisen. Diese können bspw. durch eine entsprechende kapazitive Folie realisiert sein. Um den hygienischen Anforderungen gerecht zu werden, kann das Display hinter einer in dem Gehäuse 12 integrierten Sicht- bzw. Bedienscheibe 11 im Innenraum 13 des Feldgerätes angeordnet sein. Um eine möglichst gute Darstellung bzw. Ablesbarkeit der Information auf dem hinter der Sichtscheibe 11 platzierten Display 19 zu haben und/oder eine reibungsfreie Bedienung von kapazitiven Tasten zu haben, sollte das Display 19 möglichst plan und/oder gleichmäßig an der Rückseite der Sicht- bzw. Bedienscheibe 11 anliegen. Hierzu kann beispielsweise ein Displayrahmen 30, der das Display einerseits aufnimmt und andererseits entsprechend hinter der Sicht- bzw. Bedienscheibe 11 platziert, dienen.At an upper end of the
Die Leiterplatten 15.1 bis 15.4 der Feldgeräteelektronik 15 können zumindest teilweise in einem Leierplattenhalter 16 angeordnet sein, so dass sie durch diesen mechanisch fixiert werden können. Der Leiterplattenhalter 16 ist mit seiner Außenkontur derartig ausgeführt, dass er zumindest abschnittsweise im Wesentlichen bündig an einer Innenwandung des rotationssymmetrischen Bereichs anliegt.The circuit boards 15.1 to 15.4 of the
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Leiterplattenhalter 16 eine becherähnliche Form auf. Zur Aufnahme der Leiterplatten kann der Leiterplattenhalter 16 an einer Innenseite seitliche Führungsschienen aufweisen, durch die die entlang der Längsachse des Feldgerätegehäuses orientierten/angeordneten Leiterplatten geführt werden. Hierbei können zwei, vorzugsweise diametral zueinander angeordnete Führungsschienen zur Aufnahme einer Leiterplatte vorgesehen sein. Durch den Leiterplattenhalter wird in dem in
Erfindungsgemäß ist die erste Leiterplatte 15.1 derartig ausgebildet, dass diese an der der ersten Leiterplattenkante 15.11 gegenüberliegenden zweiten Leiterplattenkante 15.12 eine derartige Außenkontur aufweist, dass die erste Leiterplatte 15.1 seitlich zwei federarmähnliche Segmente 15.15 aufweist. Die federarmähnlichen Segmente 15.15 können bspw. durch entsprechendes Fräsen der Außenkontur der Leiterplatte erzeugt werden.
Ergänzend können, wie aus
Ergänzend kann der Leiterplattenhalter 16 einen Einrastmechanismus 60a zur widerstandsfähigen Befestigung der ersten Leiterplatte 15.1 umfassen. Die erste Leiterplatte 15a selbst umfasst hierfür wiederum einen entsprechenden Gegeneinrastmechanismus 60b. Vorzugsweise sind die federarmähnlichen Segmente 15.15 derartig ausgebildet, dass sie den Gegeneinrastmechanismus 60b aufweisen. Dies kann bspw. durch seitliche an den federarmähnlichen Segmenten 15.15 angebrachte Rastnasen 15.152 realisiert sein. Der Einrast- bzw. Gegeneinrastmechanismus 60a, 60b ist im oberen Bereich des Leiterplattenhalters, d.h. an der vom Sensor- und/oder Aktorelement 14 abgewandten Seite des Leiterplattenhalters 16, angeordnet. Durch einen entsprechend ausgebildeten Einrast- und Gegeneinrastmechanismus 60a, 60b ist es bei der Herstellung der Feldgeräteelektronik möglich, dass ein Verrutschen, insb. ein Herausrutschen, der ersten Leiterplatte aus dem Leiterplattenhalter 16 in der Situation verhindert wird, wo die vierte Leiterplatte 15.4 noch nicht in den Innenraum 13 des Feldgerätegehäuses 12 eingebracht ist. Der Einrast- und Gegeneinrastmechanismus 60a, 60b ist ferner so ausgebildet, dass trotz des ineinander Rastens eine axiale Bewegung der ersten Leiterplatte möglich ist, so dass, die erste Steck- und Gegensteckverbindung 15.5 durch die erzeugte Spannung entlang der Längsachse 70 des Feldgerätegehäuses ineinander gepresst wird.In addition, the
Alternativ zu der Abstützung an den Widerlagen der vierten Leiterplatte 15.4 kann auch der Leiterplattenhalter 16 entsprechend ausgebildete Widerlager aufweisen, durch die die federarmähnlichen Segmente 15.15 der vierten Leiterplatte 15.4 abgestützt werden. Insbesondere können die Widerlager in Form von Ausnehmungen, vorzugsweise in Form von Öffnungen, die in die Wandung des Leiterplattenhalters eingebracht sind, ausgebildet sein.As an alternative to the support on the abutments of the fourth circuit board 15.4, the
Durch die federarmähnlichen Segmente 15.15 der ersten Leiterplatte 15.1 ist es somit möglich, dass die erste Leiterplatte 15.1 im in das Feldgerätegehäuse 12 eingebrachten bzw. im eingebauten Zustand eine Spannung entlang der Längsachse 70 des Feldgerätegehäuses 12 erzeugt wird, so dass die an der ersten Leiterplattenkante 15.11 angeordnete erste Steck- und Gegensteckverbindung 15.5 ineinander gepresst wird, um bspw. Fertigungsbedingte Toleranzen ausgleichen zu können.Due to the spring arm-like segments 15.15 of the first circuit board 15.1, it is thus possible for the first circuit board 15.1 to generate a tension along the
Ferner kann der Leiterplattenhalter 16 bis zu einer vorbestimmten Vergusshöhe 27a mittels Vergussmasse 27 vergossen sein. Als Vergussmasse kann bspw. ein Silgel dienen. Für gewöhnlich ist die Vergusshöhe 27a derartig festgelegt, dass die Vergussmasse circa die Hälfte bis Zweidrittel des Volumens des Leiterplattenhalters 16 einnimmt. Gegebenenfalls kann die Vergussmasse aber auch deutlich mehr als die Hälfte bzw. Zweidrittel des Volumens des Leiterplattenhalters 16 einnehmen. Der Einrast- und Gegeneinrastmechanismus 60a, 60b ist dann in dem Bereich des Leiterplattenhalters 16 bzw. der Leiterplatte 15a angeordnet, der nicht vergossen ist. In Kombination mit der Vergussmasse verhindert der Einrast- und Gegeneinrastmechanismus ein Aufschwimmen der Leiterplatte in dem Vergussbecher, solange die Vergussmasse noch nicht ausgehärtet ist.Furthermore, the
- 1010
- Feldgerät der AutomatisierungstechnikField device in automation technology
- 1111
- SichtscheibeViewing window
- 1212
- FeldgerätegehäuseField device housing
- 1313
- Innenrauminner space
- 1414
- Sensor- und/oder AktorelementSensor and/or actuator element
- 1515
- FeldgeräteelektronikField device electronics
- 15.115.1
- Erste LeiterplatteFirst circuit board
- 15.1115.11
- Erste Leiterplattenkante der ersten LeiterplatteFirst PCB edge of the first PCB
- 15.1215.12
- Zweite Leiterplattenkante der ersten LeiterplatteSecond PCB edge of the first PCB
- 15.1315.13
- Dritte bzw. seitliche Leiterplattenkante der ersten LeiterplatteThird or side PCB edge of the first PCB
- 15.1415.14
- Vierte bzw. seitliche Leiterplattenkante der ersten LeiterplatteFourth or side PCB edge of the first PCB
- 15.1515.15
- Federarmähnliche SegmenteSpring arm-like segments
- 15.15115,151
- Hervorstehende AnschlagsflächenProtruding stop surfaces
- 15.15215,152
- Rastnaselocking lug
- 15.15315,153
- Länglicher StegElongated bridge
- 15.215.2
- Zweite LeiterplatteSecond circuit board
- 15.315.3
- Dritte LeiterplatteThird circuit board
- 15.415.4
- Als Anschlusselektronik dienende weitere LeiterplatteAdditional circuit board serving as connection electronics
- 15.4115.41
- Widerlager der weiteren LeiterplatteAbutment of the other circuit board
- 15.515.5
- Erste Steck- und GegensteckverbindungFirst plug and mating connector
- 15.615.6
- Zweite Steck- und GegensteckverbindungSecond plug and mating plug connection
- 15.715.7
- Dritte Steck- und GegensteckverbindungThird plug and mating connector
- 1616
- LeiterplattenhalterPCB holder
- 1717
- Rotationssymmetrischer TeilbereichRotationally symmetrical sub-area
- 1818
- GehäuseöffnungHousing opening
- 1919
- DisplayDisplay
- 2020
- AnschlusselektronikConnection electronics
- 2121
- FeldkontaktsteckerField contact plug
- 2424
- Elektronische Bauteile, bspw. für EMV- und/oder Ex-SchutzmaßnahmenElectronic components, e.g. for EMC and/or explosion protection measures
- 2626
- Steckerhülse für FeldkontaktsteckerPlug sleeve for field contact plug
- 2727
- VergussmasseCasting compound
- 27a27a
- Vorbestimmte Vergusshöhe bis zu der die Leiterplatte im Leiterplattenhalter mit der Vergussmasse vergossen istPredetermined potting height up to which the circuit board in the circuit board holder is potted with the potting compound
- 2828
- ProzessanschlussProcess connection
- 3030
- DisplayrahmenDisplay frame
- 4040
- DisplayhalterDisplay holder
- 5050
- Trägerplatte bzw. LeiterplatteCarrier plate or circuit board
- BB
- Detailansicht des Einrast- und GegeneinrastmechanismusDetailed view of the locking and counter-locking mechanism
- 60a60a
- Einrastmechanismus des Leiterplattenhalters, insb. AusnehmungSnap-in mechanism of the circuit board holder, especially recess
- 60b60b
- Gegeneinrastmechanismus der ersten LeiterplatteCounter-locking mechanism of the first circuit board
- 7070
- Längsachse des FeldgerätesLongitudinal axis of the field device
- BB
- Breite des federarmähnlichen SegmentesWidth of the spring arm-like segment
- LL
- Länge des federarmähnlichen SegmentesLength of the spring arm-like segment
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